На начало 2019 года масса космического мусора на орбите Земли превысила 8000 тонн. Основная угроза исходит от большого количества мелких объектов, способных нанести значительный ущерб космическим аппаратам. Кроме того, при падении крупных обломков на Землю существует риск химического загрязнения или даже ядерного взрыва из-за остатков ракетного топлива.

Несмотря на увеличение объема мусора, наблюдаются и незначительные спады его численности. Это связано с естественным очищением низких орбит: объекты сходят с орбиты, сгорая в атмосфере. Время торможения и схода зависит от высоты орбиты: на 200 км крупные объекты сходят в течение нескольких дней или недель, на высотах до 400 км — за несколько лет. На высотах свыше 800 км космический мусор может оставаться десятилетиями.

Мониторинг охватывает крупные объекты более 10 см на низких и свыше 30–50 см на высоких орбитах, сосредотачиваясь на засоренных орбитах: солнечно-синхронных, геостационарных и орбитах навигационных спутников. При этом большинство мелких обломков остаются неучтенными.

Современные исследования сосредоточены на трех направлениях:

Анализ вероятности столкновения и последствий для космических аппаратов. Для этого необходимо точное знание орбит как спутников, так и обломков. Во-вторых, использование радаров и оптических средств для отслеживания объектов, например, радар может обнаруживать объекты до 1 см на низких орбитах, но прогнозирование их движения остается сложной задачей. Либо включают пассивные (контроль и минимизация мусора при запусках) и активные методы (изменение орбит или разрушение объектов). Разрабатываются способы перевода мусора на низкие орбиты для сгорания в атмосфере или отвода на орбиты захоронения.

В мире создаются специализированные аппараты для очистки околоземного пространства: сборщики мусора, буксиры для крупных объектов, средства увеличения сопротивления на низких орбитах, электродинамические тросовые системы, лазеры для изменения орбит, пучковые средства и другие. Некоторые методы, как буксиры, находятся на этапе внедрения, другие — на стадии исследований.

Мониторинг всех мелких объектов невозможен, поэтому используются модели для анализа их численности и поведения. Д. Кесслер предложил сценарий, при котором после достижения критической концентрации мусор начнет самовоспроизводиться экспоненциально, что приведет к полной блокировке космической деятельности. Этот гипотетический сценарий известен как синдром Кесслера.

В космическом пространстве присутствует и естественный мусор — пыль и каменные обломки, оставшиеся после формирования планетной системы. Однако техногенный мусор, такой как вышедшие из строя спутники и фрагменты ракет, преобладает на низких орбитах и представляет наибольшую угрозу для работающих космических аппаратов, приводя к их повреждению и образованию новых мусорных объектов.

Проблема космического мусора требует комплексного подхода, включая разработку методов мониторинга, предотвращения загрязнения и активной очистки околоземного пространства. Только серьезное отношение к экологии космоса поможет избежать катастрофического сценария синдрома Кесслера и сохранить возможность безопасного использования космического пространства.

Авторка: Сымбат Барсагазы